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三問中國北斗:精度如何?壽命多長?相容性怎樣?
華夏經緯網   2017-11-15 10:16:21   
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  三問中國北斗

  中國青年報·中青線上記者 邱晨輝 通訊員 龐丹

  “在哪”“怎麼過去”“多久才能到”,是日常出行繞不開的問題,而現代人類的選擇,往往是將這些問題拋給遠在外太空的高科技——衛星。過去,不少人就已經習慣了其中一個名為GPS的美國造的衛星導航系統。

  如今,屬於中國人的全球衛星導航系統正大步走來。11月5日晚,北斗三號第一顆、第二顆衛星從中國西昌成功飛天,這是北斗系統中全球組網衛星的首發星,中國衛星導航的全球組網大幕由此正式拉開。

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    11月5日,中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭,以“一箭雙星”方式成功發射第24顆、第25顆北斗導航衛星,開啟北斗衛星導航系統全球組網新時代。中新社發 王玉磊 攝

  隨之而來的是幾個疑問:作為給全人類提供時間坐標和空間坐標的基礎設施,中國的全球衛星導航系統一旦建成,其性能究竟如何,能否和GPS一決雌雄?其壽命又幾何,能否供人類連續可靠地使用?此外,其相容性如何,能否讓人們在包括GPS、北斗在內的多個導航系統之間順利切換?中國青年報·中青線上記者就此採訪了相關專家。

  精度與GPS媲美,可滿足共用單車電子圍欄的需求

  按照中國航太科技集團五院北斗三號工程副總設計師、衛星首席總設計師謝軍的說法,北斗三號的性能在北斗二號的基礎上,提升了1~2倍的定位精度,達到2.5米~5米的水準,建成後的北斗全球導航系統將為民用用戶免費提供約10米精度的定位服務、0.2米/秒的測速服務。

  “這樣的精度,將與美國GPS相媲美”,謝軍說。他舉了個形象的例子,當前人們使用的共用單車,就可以用高精度定位功能提供“電子圍欄”技術進行管理。

  此外,北斗三號導航系統以其高精度定位的優勢,可以向用戶提供精密測量測繪數據,謝軍說,“測量地震後建築物的下沉變化,幾毫米的下沉,都逃不過北斗的‘法眼’”。

  謝軍告訴記者,早在北斗二號正式提供“亞太區域”導航服務前,我國就開始了北斗三號“全球範圍”導航系統的論證研製工作,並在設計之初,就把目標放在尚未發射的第三代GPS導航衛星,以及歐洲伽利略導航系統的設計指標上。

  值得一提的是,如今已在軌運行的北斗導航衛星,分佈在中圓軌道、地球靜止軌道和同步傾斜地球軌道上。

  5日發射的北斗三號衛星,就分佈在中圓軌道,在這裡的衛星可以“遊走”全球,這也是GPS等衛星導航系統使用的通用軌道。

  謝軍說,地球靜止軌道一般是通信衛星使用,也因此,運行于該軌道的北斗衛星還可以發揮通信功能,具有短報文等特色功能。

  “如果說GPS只能告訴用戶什麼時間、在什麼地方,北斗系統還可以將用戶的位置資訊發送出去,讓其他人可以知道用戶的情況,這在一定程度上解決了‘何人、何事、何地’的問題”,謝軍說,這正是中國北斗衛星導航系統的一大特色,靠北斗一個終端,就可以導航、通信兼備。

  壽命10年以上,每次導航至少4顆北斗提供服務

  當然,是設備就有“宕機”的時候。如果GPS系統發生故障,就好比我們被人矇住了雙眼,無法前行——這也是我國決定建設北斗導航全球定位系統的一個重要原因。

  中國航太科技集團五院北斗三號衛星總指揮遲軍說,就像停水停電影響城市生活一樣,衛星導航服務一旦中斷,國家和社會的正常運行會受到很大影響,因此,對衛星導航的可靠性、連續性提出了苛刻的設計要求。

  遲軍說,北斗三號衛星的設計壽命達10年以上,這是國際導航衛星的先進水準,為衛星在軌服務的連續性、可靠性和穩定性提供了基礎保證。

  按照他的說法,作為一個系統工程,用戶每次享受到北斗系統的服務,都必須保證有至少4顆衛星提供服務。

  此外,北斗又是一個全球覆蓋的系統,至少需要20余顆衛星同時提供穩定服務,這一特點決定了北斗系統對品質可靠性要求比單星更高,對產品可靠性的要求更苛刻。畢竟,北斗系統的最終使用者是成千上萬的普通用戶。

  遲軍說,也因此,北斗三號在衛星元器件的選擇上,設置了更高的門檻,其次,衛星具有自主修復功能,採取了多種軟體、硬體措施保證服務不中斷,這些措施都將為大幅提高衛星的可靠性提供保證。

  中國航太科技集團五院北斗三號衛星總設計師王平也提到,北斗衛星全球導航系統採用多重可靠性“加固”措施,希望在最大限度上增強系統的保險系數。比如,系統建成後,“運行衛星數量大於服務必需衛星數”,即衛星有冗余;再如,每顆衛星都配備了多臺銣原子鐘,形成“雙保險”一起提供服務,即單機雙備份。

  遲軍以北斗二號為例,2012年北斗二號系統正式對亞太地區提供服務,從運行的連續性、定位的精準性和系統的可用性來看,系統運行狀態良好。據他透露,“北斗全球系統非計劃中斷指標為每年0.4次,這也達到了國際先進水準”。

  不回避和其他衛星導航系統“競爭”,為用戶提供相容選擇

  當然,在北斗系統迅速建設的同時,有一個問題無法回避,那就是該如何看待北斗和其他衛星導航系統的關係?

  放眼全球,包括美國GPS、歐洲伽利略GALILEO、俄羅斯格洛納斯GLONASS,以及中國北斗在內的世界4大衛星導航系統,爭奇鬥艷。

  遲軍說,我國在啟動北斗導航系統建設之初就給了回答,即“中國的北斗,世界的北斗”——它不僅為中國人民,同樣也要為世界人民作出貢獻。

  這並非虛言,他說,北斗要與其他衛星導航系統相互相容。具體到技術層面,即通過北斗相容互操作技術,為用戶能在終端上接收多個信號提供了基礎,這就給用戶提供了多種選擇。

  “北斗導航系統相容、互操作的便利性將保證全球用戶利益的最大化。”遲軍說。

  按照他的說法,一旦GPS、北斗、格洛納斯、伽利略等系統都完全建成,全世界的導航衛星將達到100顆以上,這也就意味著全球用戶可以接收到更多的可用衛星信號,實現各大系統相容,將對全球用戶產生極大的好處。

  他還提到,加強與其他衛星導航系統間的溝通,推動衛星導航技術的相容性應用,是發展衛星導航系統的重要課題。目前,我國正向航太強國邁進,我國北斗導航衛星系統將以面向全球、造福全人類的姿態,為祖國、為世界建設精品工程。

  今天,中國北斗的寬廣胸懷已經敞開,等待著世界的接納。

  本報西昌11月5日電

 

來源:中國青年報

 

責任編輯:邱夢穎

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